钻井液清洁器是固相控制系统（固控系统）中的关键设备，主要用于精细化处理钻井液中的有害固相颗粒。其核心功能与工作原理如下：

1. 功能定位

- 细颗粒分离：作为振动筛的下游设备，专注去除直径在15-74微米（μm）范围内的细砂、胶体颗粒，填补振动筛（处理＞74μm颗粒）与离心机（处理＜15μm颗粒）之间的分离空白。
- 性能优化：通过控制钻井液的固相含量、粘度和密度，维持其流变性能（如塑性粘度、动切力），确保携岩能力和井壁稳定性。
- 设备保护：防止细颗粒进入泥浆泵、旋转防喷器等精密设备，减少磨损和故障率。
- 成本节约：延长钻井液使用寿命，降低添加剂消耗和废弃物处理成本。

2. 工作原理

- 旋流分离：钻井液以高压切向进入锥形旋流器，在离心力作用下，固相颗粒被甩向器壁并沿锥体下滑，形成底流；净化后的液相从溢流口排出。
- 筛网过滤：底流（含浓缩固相）通过底流筛网进一步脱水，干燥的岩屑被排出，液体回流至泥浆池。
- 分级处理：通常配备不同尺寸的旋流器（如除砂器用10-12英寸旋流器处理40-74μm颗粒，除泥器用4英寸旋流器处理15-40μm颗粒），实现分级净化。

3. 技术优势

- 高效分离：旋流器可产生50-100倍重力加速度的离心力，分离效率远高于重力沉降。
- 连续作业：无需停机即可实现固液分离，适应钻井作业的连续性需求。
- 适应性强：可通过调整进料压力、旋流器尺寸和筛网目数，适配不同钻井液体系（水基、油基、合成基）。

4. 应用场景

- 深井、超深井钻井：应对高温高压环境下钻井液性能劣化问题。
- 水平井、大位移井：减少岩屑床形成，降低扭矩和阻力。
- 复杂地层钻进：如盐膏层、页岩层，防止井壁失稳和卡钻事故。

5. 与振动筛的协同

振动筛去除大颗粒（＞74μm）后，清洁器进一步处理中等粒径颗粒，形成“粗筛+细筛”的分级固控体系。例如：
- 振动筛（40目筛网）→ 除砂清洁器（10英寸旋流器+200目筛网）→ 除泥清洁器（4英寸旋流器+325目筛网）→ 离心机。

总结

钻井液清洁器通过旋流-筛分复合技术，实现了对钻井液中细颗粒的高效净化，是维持泥浆性能、保障钻井安全、降低作业成本的关键环节。其性能直接影响固控系统的整体效率和钻井作业的经济性。